경상남도 남해군의 유사한 입지환경에서 생육한 삼나무 조림지를 대상으로 47년생의 고밀도임분($667tree{\cdot}ha^{-1}$)과 49년생의 저밀도임분($267tree{\cdot}ha^{-1}$)으로 구분한 후 임분밀도에 따른 상대생장식과 현존량 확장계수를 비교하였다. 흉고직경을 독립변수로 하고 각 부위별 건중량을 종속변수로 하는 상대생장식은 고밀도임분의 가지, 저밀도임분의 잎과 종실을 제외하고 상대생장식의 유의성이 인정되었으며(P<0.05), 결정계수($R^2$)의 값은 0.80-0.96 범위였다. 또한 각 임분밀도에 대한 상대생장식(stand density-specific allometric equations)의 회귀계수(slope)에 유의적인 차가 없어(P>0.05), 일괄 상대생장식(generalized allometric equations)의 적용이 가능한 것으로 나타났다. 그러나 현존량 확장계수는 고밀도임분 1.33, 저밀도임분 1.50으로 임분밀도 간 유의적인 차가 있었다(P<0.05). 성숙한 삼나무 조림지의 바이오매스 추정을 위한 상대생장식의 경우 임분밀도의 영향이 크지 않으나 현존량 확장계수의 경우 임분밀도에 따라 상당한 차이가 있었다.
경상남도 남해군의 유사한 입지환경에서 생육한 삼나무 조림지를 대상으로 47년생의 고밀도임분($667tree{\cdot}ha^{-1}$)과 49년생의 저밀도임분($267tree{\cdot}ha^{-1}$)으로 구분한 후 임분밀도에 따른 상대생장식과 현존량 확장계수를 비교하였다. 흉고직경을 독립변수로 하고 각 부위별 건중량을 종속변수로 하는 상대생장식은 고밀도임분의 가지, 저밀도임분의 잎과 종실을 제외하고 상대생장식의 유의성이 인정되었으며(P<0.05), 결정계수($R^2$)의 값은 0.80-0.96 범위였다. 또한 각 임분밀도에 대한 상대생장식(stand density-specific allometric equations)의 회귀계수(slope)에 유의적인 차가 없어(P>0.05), 일괄 상대생장식(generalized allometric equations)의 적용이 가능한 것으로 나타났다. 그러나 현존량 확장계수는 고밀도임분 1.33, 저밀도임분 1.50으로 임분밀도 간 유의적인 차가 있었다(P<0.05). 성숙한 삼나무 조림지의 바이오매스 추정을 위한 상대생장식의 경우 임분밀도의 영향이 크지 않으나 현존량 확장계수의 경우 임분밀도에 따라 상당한 차이가 있었다.
This study was conducted to evaluate stand density-specific and generalized allometric equations, and biomass expansion factors (BEFs) for two stand densities (high density of 47-year-old: $667tree{\cdot}ha^{-1}$; low density of 49-year-old: $267tree{\cdot}ha^{-1}$) of Cryptome...
This study was conducted to evaluate stand density-specific and generalized allometric equations, and biomass expansion factors (BEFs) for two stand densities (high density of 47-year-old: $667tree{\cdot}ha^{-1}$; low density of 49-year-old: $267tree{\cdot}ha^{-1}$) of Cryptomeria japonica plantations in Namhae-gun, located in the southern Korea. Biomass in each tree component, i.e. foliage, branch, and stem, was quantified by destructive tree harvesting. Allometric regression equations of each tree component were significant (P<0.05) with diameter at breast height (DBH) accounting for 80-96% of the variation except for branch biomass in high density or foliage and cone biomass in low density. Generalized allometric equations can be used to estimate the biomass of C. japonica plantations because the slopes of allometric equations were not significantly different by the stand density. The biomass expansion factors (BEFs) were significantly lower in the high stand density (1.33) than in the low stand density (1.50). The results indicate that BEFs were affected by different stand density, while allometric equations were little related to the stand density.
This study was conducted to evaluate stand density-specific and generalized allometric equations, and biomass expansion factors (BEFs) for two stand densities (high density of 47-year-old: $667tree{\cdot}ha^{-1}$; low density of 49-year-old: $267tree{\cdot}ha^{-1}$) of Cryptomeria japonica plantations in Namhae-gun, located in the southern Korea. Biomass in each tree component, i.e. foliage, branch, and stem, was quantified by destructive tree harvesting. Allometric regression equations of each tree component were significant (P<0.05) with diameter at breast height (DBH) accounting for 80-96% of the variation except for branch biomass in high density or foliage and cone biomass in low density. Generalized allometric equations can be used to estimate the biomass of C. japonica plantations because the slopes of allometric equations were not significantly different by the stand density. The biomass expansion factors (BEFs) were significantly lower in the high stand density (1.33) than in the low stand density (1.50). The results indicate that BEFs were affected by different stand density, while allometric equations were little related to the stand density.
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문제 정의
본 연구는 40년생 이상의 성숙한 삼나무조림지를 대상으로 산림자원의 정량적인 가치를 평가할 수 있는 기초자료 획득과 임분밀도가 바이오매스 추정을 위한 상대생장식과 줄기밀도 및 현존량 확장계수에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실시하였다.
제안 방법
본 연구를 위해 선정된 고밀도임분과 저밀도임분을 대상으로 각 3개의 20 m × 20 m 조사구를 설치하고 2013년 6월 하순 흉고직경 6 cm 이상의 임목에 대하여 매목조사를 실시하였으며 매목조사 후 얻어진 자료로부터 상대생장식 개발을 위해 벌도될 임목을 직경급이 고르게 분포하도록 각 임분밀도 당 5본을 선정하였다.
바이오매스 추정을 위한 상대생장식{log10Y=a+blog10X [(Y=임목 각 부위 건중량 (kg); X: DBH (cm)]}은 각 임분밀도의 표본목으로부터 얻어진 건중량과 흉고직경(DBH)을 이용하였으며, 상대생장식의 유의성이 인정되는 경우(P<0.05) 각 부위별 단위면적당 바이오매스를 계산하였다.
선정된 임목은2013년 6월 하순 “산림바이오매스 및 토양탄소 조사·분석 표준 매뉴얼”(Korea Forest Research Institute, 2010)에의거 지상부 20 cm 높이를 기계톱을 이용하여 벌도하였으며, 벌도된 임목의 경우 지상부 0.2 m부터 1 m 간격으로 절단하고 디지털 저울을 이용하여 줄기 생중량을 측정하였다.
2 m부터 1 m 간격으로 절단하고 디지털 저울을 이용하여 줄기 생중량을 측정하였다. 가지 생중량은 줄기로부터 분리하여 측정하였고,가지에 부착된 잎과 종실의 경우도 전체를 분리하여 생중량을 측정하였다. 생중량이 측정된 줄기, 가지, 잎, 종실시료는 건중량 환산을 위해 1-2 씩 현지에서 비닐주머니에 밀봉하여 실험실로 운반한 후 85℃ 온풍건조기에 넣고 항량에 도달할 때까지 건조시킨 후 건중량을 측정하였다.
가지 생중량은 줄기로부터 분리하여 측정하였고,가지에 부착된 잎과 종실의 경우도 전체를 분리하여 생중량을 측정하였다. 생중량이 측정된 줄기, 가지, 잎, 종실시료는 건중량 환산을 위해 1-2 씩 현지에서 비닐주머니에 밀봉하여 실험실로 운반한 후 85℃ 온풍건조기에 넣고 항량에 도달할 때까지 건조시킨 후 건중량을 측정하였다.바이오매스 추정을 위한 상대생장식{log10Y=a+blog10X [(Y=임목 각 부위 건중량 (kg); X: DBH (cm)]}은 각 임분밀도의 표본목으로부터 얻어진 건중량과 흉고직경(DBH)을 이용하였으며, 상대생장식의 유의성이 인정되는 경우(P<0.
대상 데이터
본 연구는 경상남도 남해군 삼동면에 위치한 고밀도임분의 47년생과 저밀도임분의 49년생 삼나무 조림지를 대상으로 실시하였다(Table 1). 입지현황으로 고밀도임분의경우 표고 389 m의 산복에 위치한 조림지로서 평균경사30o 이상의 남동향에 위치하며, 화강암을 모재로 생성된 갈색적윤산림토양형(B3)이 분포하였다.
주요 하층식생으로 고밀도임분은 산초나무, 청미래덩굴,두릅나무, 감태나무, 산뽕나무, 담쟁이덩굴, 작살나무, 개옻나무 등이며, 저밀도임분은 당단풍나무, 작살나무, 비목, 층층나무 등이 출현하였다. 토양단면 특성으로 고밀도임분의 A층 깊이는 0-24 cm, B층은 24-50 cm정도이며 토색은 A층 10YR 3/4, B층 10YR 4/4, 토성은 A층과 B층모두 양토였다. 저밀도임분의 경우 A층 깊이 0-27 cm, B층 27-50 cm 정도이며 토색은 A층 10YR 3/3, B층 10YR 4/4, 토성은 A층과 B층 모두 양토가 분포하였다.
데이터처리
또한 SAS의 t-test를 이용하여 P<0.05 수준에서 두 임분밀도의 바이오매스, 줄기밀도 및 현존량 확장계수 값에 대한 유의성을 검정하였다(SAS Institute, 2003).
이론/모형
임분밀도 별 계산된 상대생장식의 유의성검정과 상대생장식 slope(b)의 유의성 검정은 SAS의 Proc Reg. procedure와 analysis of covariance를 이용하였다(Milliken and Johnson, 2002). 또한 SAS의 t-test를 이용하여 P<0.
삼나무 조림지의 평균 흉고직경은 고밀도임분 25.3 cm,저밀도임분 32.3 cm로 유사한 연령에도 불구하고 평균 흉고직경 차가 크게 나타났다(Table 2). 이는 각 임분밀도에따른 흉고직경 분포에서 나타난 것과 같이(Figure 1) 저밀도임분의 경우 흉고직경 30 cm이상 대경목이 주로 분포하고 있으나, 고밀도임분의 경우 대부분 흉고직경 20-30 cm 이내 범위였기 때문이다.
, 2000). 각 임분별 벌채된 표본목의 흉고직경에 따른 가지 및 잎 건중량은 임분밀도와 흉고직경에 따라 변이 폭이 크게 나타났다(Figure 2). 이는 자연낙지 특성을 가지는 삼나무의 경우수관형태가 불규칙하게 나타나며 수관의 공간분포와 관계되는 임분밀도가 가지나 잎 발달 특성과 밀접한 관련이 있기 때문으로 사료된다.
그러나 줄기의 경우 유사한 흉고직경 급에서 고밀도임분이 저밀도임분에 비해 건중량이 크게 나타났으며 이는 임분밀도나 지위 등의 차이에 따른임목생육특성과 관련이 있을 것으로 사료된다. 삼나무 종실의 경우 흉고직경의 증가에 따라 증가하는 경향을 보이나 낮은 흉고직경급에서는 종실 생산량이 낮고 개체 간 생산량에 변이 폭이 크게 나타났다. 표본목의 총 지상부건중량은 흉고직경 증가와 선형관계를 보였으며 줄기 건중량과 유사하게 고밀도임분이 저밀도임분에 비해 지상부 건중량이 크게 나타났으며(Figure 2) 이는 표본목의 평균수고가 고밀도임분 16.
삼나무 종실의 경우 흉고직경의 증가에 따라 증가하는 경향을 보이나 낮은 흉고직경급에서는 종실 생산량이 낮고 개체 간 생산량에 변이 폭이 크게 나타났다. 표본목의 총 지상부건중량은 흉고직경 증가와 선형관계를 보였으며 줄기 건중량과 유사하게 고밀도임분이 저밀도임분에 비해 지상부 건중량이 크게 나타났으며(Figure 2) 이는 표본목의 평균수고가 고밀도임분 16.2 m, 저밀도임분 13.3 m로 두 임분밀도 간 수고 생장차가 원인으로 사료된다(Table 3).
상대생장식의 결정계수가 임분밀도 별로 차가 크게 나타난 것과는 대조적으로 임분밀도 별 상대생장식(stand-density specific allometric equations)의 회귀계수(b, slope)는 조사된 임목부위 모두 유의적인 차가 없어(P>0.05) 삼나무 조림지의 경우 종실 등과 같은 일부 임목부위를 제외하고 일괄 상대생장식(generalized allometric equations)의 이용도 가능한 것으로 나타났다.
임목부위별 바이오매스 분포의 경우 임분밀도 별 차이가 있어 고밀도임분의 경우 줄기목질부>잎>가지>줄기수피>종실 순이었으나 저밀도임분은 줄기목질부>가지>잎>줄기수피>종실 순으로 가지와 잎 바이오매스 비율은 임분밀도의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.
표본목의 각 부위별 바이오매스(Y)와 흉고직경(DBH)을 독립변수(X)로 하여 계산된 상대생장식은 고밀도임분의 경우 가지, 저밀도임분은 줄기수피, 잎, 종실을 제외하고 상대생장식의 유의성이 인정되었다(P<0.05). 결정계수(R2) 값은 줄기 바이오매스나 지상부 총바이오매스의 경우 0.
05). 특히 저밀도임분의 경우 줄기수피, 잎, 열매 등의 상대생장식의 유의성이 인정되지않아 임분밀도에 따른 상대생장식의 유의수준 차가 큰 것으로 나타났다. 본 연구와 유사한 결과로 남부지역 삼나무 조림지 30본의 표본목을 대상으로 개발된 삼나무 가지바이오매스 추정 상대생장식의 결정계수는 0.
삼나무 조림지의 임분밀도에 따른 각 임목부위 별 바이오매스는 고밀도임분이 높은 경향을 보이나 저밀도임분과 유의적인 차이는 없었다(Table 5). 이는 고밀도임분의 경우 조사구 간 임분밀도(600-750 tree·ha)에는 큰 차이가 없지만, 흉고단면적(24.
임분밀도 별 현존량 확장계수의 경우 저밀도임분의 표본목은 고밀도임분의 표본목에 비해 일반적으로 높은 현존량 확장계수를 보이고 있으며(Figure 3), 평균 현존량 확장계수는 고밀도임분 1.33, 저밀도임분 1.50으로 임분밀도에 따라 유의적인 차이가 있었다(Table 6). 이와 같이 저밀도임분에서 현존량 확장계수가 높은 것은 수관의 공간 점유율이 높아 잎량과 가지량의 비율이 고밀도임분에 비해 높게 나타났기 때문이다.
, 2009), 임분밀도(Tobin and Nieuwenhuis, 2007) 등에 따라 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 두 임분밀도의 평균현존량 확장계수는 1.41로서 지금까지 국내에서 조사된 삼나무 현존량 확장계수 1.19-1.63의 범위에 속하나(Kim et al., 2011b; Lim et al., 2013; Seo and Lee, 2013) 본연구와 유사한 영급의 제주(Kim et al., 2011b)나 장성(Seo and Lee, 2013)의 현존량 확장계수 1.19-1.28에 비해 높게 나타났으며, 이는 남해지역의 삼나무 생장 특성이 제주나장성 등과는 차이가 있기 때문으로 사료된다. 예를 들면 남해에서 조사된 삼나무 표본목의 평균수고는 13.
경상남도 남해군의 유사한 입지에서 생육한 삼나무 조림지를 대상으로 임분밀도에 따른 상대생장식, 줄기밀도, 현존량 확장계수의 차이를 조사한 결과 상대생장식의 회귀계수는 유의적인 차이가 없어 일괄 상대생장식의 이용이 가능한 것으로 나타났으나, 줄기밀도와 현존량 확장계수의 경우 임분밀도 간 유의적인 차이가 있었다. 본 연구결과에 따르면 다양한 임분밀도를 보이는 성숙한 삼나무조림지의 경우 상대생장식에 의한 바이오매스 추정이 줄기밀도 및 현존량 확장계수보다 추정의 정확도를 향상 시킬 수 있는 것으로 나타났다.
경상남도 남해군의 유사한 입지에서 생육한 삼나무 조림지를 대상으로 임분밀도에 따른 상대생장식, 줄기밀도, 현존량 확장계수의 차이를 조사한 결과 상대생장식의 회귀계수는 유의적인 차이가 없어 일괄 상대생장식의 이용이 가능한 것으로 나타났으나, 줄기밀도와 현존량 확장계수의 경우 임분밀도 간 유의적인 차이가 있었다. 본 연구결과에 따르면 다양한 임분밀도를 보이는 성숙한 삼나무조림지의 경우 상대생장식에 의한 바이오매스 추정이 줄기밀도 및 현존량 확장계수보다 추정의 정확도를 향상 시킬 수 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서 조사된 삼나무 조림지의 임목 총 바이오매스는 108.03Mg ha 로 전남 장성지역 20년생 삼나무 조림지 108.7Mg·ha−1 (Kim et al., 1987)와 유사하였으나, 제주도의 46년 생 327 Mg·ha−1 (Kim et al., 2011b), 장성 46년생 조림지 328 Mg·ha−1 (Seo and Lee, 2013)에 비해 상당히 낮은 값을 보여 경남 남해지역 삼나무 조림지의 바이오매스 생산 능력은 타 지역에 비해 높지 않았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
경상남도 남해군 삼동면에 위치한 고밀도임분의 47년생과 저밀도임분의 49년생 삼나무 조림지를 조사한 결과는 어떠한가?
본 연구는 경상남도 남해군 삼동면에 위치한 고밀도임분의 47년생과 저밀도임분의 49년생 삼나무 조림지를 대상으로 실시하였다(Table 1). 입지현황으로 고밀도임분의경우 표고 389 m의 산복에 위치한 조림지로서 평균경사30o 이상의 남동향에 위치하며, 화강암을 모재로 생성된갈색적윤산림토양형(B3)이 분포하였다. 저밀도임분은 평균경사 15o인 북동향의 표고 298 m 계곡부에 위치하며 고밀도임분과 같은 갈색적윤산림토양형(B3)이 분포하였다.주요 하층식생으로 고밀도임분은 산초나무, 청미래덩굴,두릅나무, 감태나무, 산뽕나무, 담쟁이덩굴, 작살나무, 개옻나무 등이며, 저밀도임분은 당단풍나무, 작살나무, 비목,층층나무 등이 출현하였다. 토양단면 특성으로 고밀도임분의 A층 깊이는 0-24 cm, B층은 24-50 cm정도이며 토색은 A층 10YR 3/4, B층 10YR 4/4, 토성은 A층과 B층모두 양토였다. 저밀도임분의 경우 A층 깊이 0-27 cm, B층 27-50 cm 정도이며 토색은 A층 10YR 3/3, B층 10YR 4/4, 토성은 A층과 B층 모두 양토가 분포하였다.
삼나무란 무엇인가?
삼나무(Cryptomeria japonica)는 1900년대 초 편백나무와 함께 일본에서 도입된 이후 남부지방에 식재되는 대표적인 경제수종이다. 이러한 중요성 때문에 삼나무를 대상으로 다양한 연구가 수행되어 하층식생을 이용한 삼나무지위판정(Lee, 1985), 삼나무 조림지의 토양환경 변화(Jin, 1991), 삼나무 지위지수 추정식 개발(Lee, 2003), 등이 연구된 바 있다.
산림 바이오매스의 정량적 평가의 중요성과 관심이 증가하는 이유는?
산림 바이오매스의 정량적 평가는 생태계 물질생산기작의 해석이나(Whittaker et al., 1974), 목질계를 이용한대체 에너지원의 생산능력 파악(Son et al., 2001) 산림생태계 서비스(ecosystem service) 증진을 위한 산림자원관리, 산림 내 바이오매스에 의한 탄소저장량 및 탄소 격리 능력의 정확한 이해 등과 관련하여 연구의 중요성과 관심이증가하고 있다(IPCC, 2003; Bravo et al., 2008; Toebaldelli et al.
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